接口节点的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月10日提交的并且题为“structuresandmethodsforhighvolumeproductionofcomplexstructuresusinginterfacenodes”(结构和用于使用接口节点来高产量生产复杂结构的方法)的美国专利申请no.15/809,913的权益，其通过引用整体明确地并入本文。

本公开总体上涉及运输结构和其它机械组件，并且更具体地说，涉及用于在整体结构中连接部件的接口节点。

背景技术：

增材制造(am)、也称为三维(3d)打印，使用计算机辅助数据模型，以用于在基底上沉积和操纵分层的材料，以生产具有由模型限定的特征的3d结构。当前am技术的显著优点是，它们可以使用具有精密限定特性的材料出产具有多层面几何特征和复杂结构的部件。例如，最近的3d打印机能够打印非常小的特征尺寸和分层高度，并且可以因此渲染出具有非常精细的细节水平的部件。进一步地，基于pbf技术、ded技术和其它am技术中的激光和基于电子的能量源可以使用各种普遍的金属和合金来打印对象。am还允许显著的设计灵活性，因为它是非设计特定的。因为am是非设计特定的，所以它提供了其它制造工艺不能提供的几何和设计的灵活性。与通常用于生产单一形状零件的模制不同，am可以生产具有无数形状和尺寸的对象。超过打印机尺寸规格的非常大的对象还可以在设计阶段分离、并行打印并组合。简而言之，am在工业部门迅速变得普及，其中主要是生产复杂且多样的机械结构。

在am中，设计者所面对的一个权衡是：一般地，设计用在需被3d打印的部件中的特征或功能越复杂精巧，预期产量越低。该产量还随着3d打印部件的尺寸的增加而减少。这些实际限制通常是某些am工艺中固有的，其可能依靠减慢打印速度以精确渲染复杂几何形状，而且其必须施加更多总体层以渲染大的结构。仍有其它依赖技术的因素对决定特定am技术的总体产值(包括产量)有重要意义。

am可以与传统的制造技术比如机械加工、铣削、模制、锻造、铸造和类似技术形成对比。例如，铸造可以以高产量高效地生产结构，甚至其中是庞大或沉重的结构。然而，铸造和其它传统技术通常在经济上不适于高产量地生产更复杂的结构。这些包括具有复杂精巧内部特征、具有精密材料性能、具有刚性公差要求、和/或具有其它复杂的内部架构特质的结构。使用传统的制造技术来生产这些类型的精密部件会是非常昂贵的。例如，机械加工技术可以生产具有错综复杂特征的非常精密且几何形状复杂的结构。然而，对于依靠任何种类的这种复杂结构的高产量生产的应用来说，机械加工本质上是不划算的并且通常过于昂贵。此外，由于该工艺固有的物理限制，一些结构不能使用机械加工来制造。示例包括网格结构，由于它们的通用性和重量轻的性质，网格结构被应用在一些现代机械化技术中。因此必须考虑其它替代方案。

因此，一方面需要技术来集成am的益处和其创建具有复杂精巧特征的复杂结构的能力，另一方面，利用更高产量制造技术的技术以实现减少生产周期并增加生产能力，从而使得结构的制造能够享受二者结合的益处。

技术实现要素：

本文公开了接口节点和使用接口节点的结构的若干方面。

一方面，为了实现所使用的每种am技术的高精度和生产量，使用打印工艺以减小的尺寸增材制造(am)接口节点(in)，该接口节点包括至少一个连接特征，所述连接特征构造成连接至使用高速生产工艺增材制造的低精度部件。

另一方面，为了实现所使用的每种am技术的高精度和生产量，使用打印工艺以减小的尺寸增材制造(am)接口节点(in)，该接口节点包括至少一个连接特征和至少一个高精度特征，所述连接特征构造成连接至铸造部件，所述高精度特征来自包括以下特征的集合：几何形状复杂特征、热复杂特征、多材料复杂特征(包括不同材料或其不同组分)、或复杂公差要求。

另一方面，为了实现所使用的每种am技术的高精度和生产量，使用打印工艺以减小的尺寸增材制造(am)接口节点(in)，该接口节点包括至少一个连接特征和粘合剂流入通道，所述连接特征构造成连接至铸造部件。

另一方面，为了实现所使用的每种am技术的高精度，使用打印速度以减小的尺寸增材制造(am)接口节点(in)，该接口节点包括至少一个连接特征、低层特征的机械加工部件和至少一个高精度特征，所述连接特征构造成连接至高精度，所述低层特征的机械加工部件使用了具有比所使用的am技术更低的几何形状灵活性的高速生产工艺；所述高精度特征来自包括以下特征的集合：几何形状复杂特征、热复杂特征、多材料复杂特征(包括不同材料或其不同组分)、或复杂公差要求。

另一方面，为了实现所使用的每种am技术的高精度，使用打印速度以减小的尺寸增材制造(am)接口节点(in)，该接口节点包括至少一个连接特征、低层特征的机械加工部件和粘合剂流入通道，所述连接特征构造成连接至高精度，所述低层特征的机械加工部件使用了具有比所使用的am技术更低的几何形状灵活性的高速生产工艺。

另一方面，制造零件的方法包括：设计具有高精度特征的接口节点(in)，确定in的尺寸以增加生产量，使用所使用的每种am技术的较低的打印速率增材制造(am)in以实现高精度，并且将in连接至使用较高生产速率制造的部件。

应当理解的是：接口节点连接至高产量制造的部件的其它方面从以下详细描述中将对本领域技术人员而言变得明显，其中通过图示的方式仅示出和描述几个实施例。如本领域技术人员将意识到的，本文公开的方面和实施例及其若干细节能够在各种其它方面修改，所有这些都不脱离本实用新型。因此，附图和详细描述本质上被认为是说明性的而非限制性的。

附图说明

现在将通过在附图中的非限制的示例在详细描述中呈现结构和用于使用接口节点来高产量生产复杂结构的方法的各个方面，其中：

图1是使用3d打印机的增材制造工艺的概念流程图。

图2a-2d示出不同操作阶段期间的示例性的粉末床熔合(pbf)系统。

图3a示出示例性的定向能量沉积(ded)系统。

图3b示出示例性的基于ded系统的mig焊接。

图4是一种结构的侧视图，该结构包括具有连接特征的传统制造的部件和具有互补连接特征的接口节点。

图5是接口节点的透视图，其用于使用接口节点上的阳性连接特征来联接发动机缸体。

图6a是链接节点的透视图，其构造成联接至两个接口节点，这些接口节点为了联接各自的跨越部件而被组装为用于形成结构如底盘的基础。

图6b是图6a的上部接口节点的正面剖面图，其示出与跨越部件和链接节点的各自连接。

图6c是链接节点的透视图，其通过接口节点联接至碳纤维管并使用隔离特征联接至高产量制造的部件。

图7a是联接至接口节点的铸造的钟形壳体的透视图，该钟形壳体构造成用于消散来自发动机缸体的热能。

图7b是联接至铸造的变速器箱的端部的接口节点的透视图。

图8是接口节点的正面剖视图，其正经历使用定向能量沉积(ded)的基于焊接的沉积。

图9a是am接口节点的正视图，其具有用于ded沉积的平坦的上部区域。

图9b是am接口节点的一部分的剖视图，其具有工程化表面。

图9c是am接口节点的一部分的剖视图，其具有替代的工程化表面。

图9d是am接口节点的一部分的剖视图，其具有另一种替代的工程化表面。

图9e是am接口节点的一部分的剖视图，其具有又一种替代的工程化表面。

图10是两个接口节点的中间阶段的正视图，其具有在其间产生的用于桥接节点的ded结构。

图11是一对接口节点和可移除底板的正视图，该底板用于沉积悬伸的ded结构。

图12根据本公开示出了制造零件的示例性方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图阐述的详细描述旨在提供对本实用新型的各种示例性实施例的描述，而并不旨在表示可以实施本实用新型的仅有实施例。贯穿本公开使用的术语“示例性”意味着“用作示例、实例或图示”，并且不应必须被解释为比本公开中呈现的其它实施例优选或有利。详细描述包括用于提供彻底和完整公开的目的的具体细节，其向本领域技术人员充分传达了本实用新型的范围。然而，本实用新型可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些实例中，众所周知的结构和部件可以以框图形式示出或者完全省略，以避免模糊贯穿本公开内容给出的各种概念。

本公开总体上涉及连接至部件或至链接节点的接口节点。接口节点可以具有高精度特征或复杂的几何形状，其允许它们执行特定的功能，这些特定的功能包括：与跨越结构比如管、结构面板、挤出件、金属片和其它结构构件建立连接。换句话说，接口节点是结合一个或多个高精度特征的结构，并且其与其它部件或链接节点连接，以形成通用且高效的功能零件布置。

接口节点架构可以使用各种连接特征，以使得接口节点能够联接至其它部件。除了部件连接之外，结构节点可以连接至一般3d打印的其它节点，本文称为链接节点。在运输结构和其它机械部件中使用接口节点将链接节点与部件的预构造的网络连接在一起具有很多优点。尤其是，本文在该方面公开的架构可以通过在减少生产成本的同时增加高精度零件和低精度零件二者的产量来精简制造工艺。接口节点架构还稳健、紧凑并且本身可靠，并因此可以提高总体的产品质量。

接口节点一般是高精度的结构，意味着它们合并了一个或多个如本文所述的复杂特征和功能。这些特征和功能通常紧凑地集成到接口节点中、可以由许多物理性能和特性来限定。作为集成到单独部件中的通常的结构复杂整合，接口节点可以既包括错综复杂的连接特征又包括复杂精巧的功能能力。这些特征和能力使接口节点能够与较大的、较低精度的部件无缝连接，而无需显著牺牲生产产量。具体地，从两个部件来看，接口节点的尺寸与其它部件或链接节点相比减小；以消减质量并且以在打印接口节点时减小材料消耗。

如上所述，其它部件或链接节点还包括相对简单的连接特征，这些连接特征构造成与接口节点的更加复杂精巧的连接特征网络相连，以在这三个结构类型之间形成精简的连接。虽然这些部件和链接节点包括更多基本特征，但是它们有利地可以以更高的打印速率被3d打印。替代地，这些部件和链接节点可以使用合适的非3d打印制造技术来构建。候选的用于制造部件和链接节点的非3d打印技术可以包括不能生产高精度特征的技术。有利地，由于在这些部件和链接节点中相对缺少复杂精巧的能力，所以高产量、低成本的制造技术可以通常是用于生产这些结构的可行的替代方案。

在一种实施例中，链接节点由使用高速低精度打印工艺如定向能量沉积(ded)3d打印的金属构成，下文将进一步描述。然而，链接节点不限于此，而是可以以其它方式制造。链接节点可以包括各种特征和功能，但是缺少非常高精度的特征，这些特征可以存在于接口节点中。

在其它实施例中，接口节点替代地或附加地直接附接至一个或多个部件。该部件可以是铸造零件、机械加工零件、使用这些技术的组合制造的零件、或者使用另一种传统非3d打印技术制造的零件。该部件还可以使用更高生产能力的am技术制造。接口节点可以连接的链接节点可以在很多实例中包括其它用于连接其它部件的特征。在一些实施例中，结构可以不是简单地仅落入到三个类别(接口节点、链接节点、部件)中的一个中。相反，结构可能偶尔包括在两个或更多类别中找到的特征。这些结构可以被认为是重叠零件。

如上所述，接口节点也可以连接至非3d打印的部件、例如铸造或机械加工部件。非3d打印的部件它们自身可以结合适于连接至接口节点和/或至适于执行一个或多个专门功能的结构和特征。每个上述结构(包括接口节点、链接节点、非3d打印部件和如果适用的重叠零件)可以使用与节点或部件相关联的连接特征一起联接为各种各样的构造。

接口节点可以包括集成到单独的相对紧凑的部件中的特定特征或功能。可以使用本文所述原理有利地以大产能生产接口节点、相应的非3d打印部件以及该接口节点可以连接的链接节点。因此，即使是在此在接口节点的复杂特征会倾向于慢速am工艺的情况下，也可以实现超过传统技术的打印接口节点的更高产量。

通过首先考虑传统am技术或当前am技术来理解该益处。在车辆的示例中，许多大且笨重的结构包括基本特征和几何形状、以及高精度特征和几何形状。这些基本特征和几何形状以及高精度特征和几何形状可以分布在结构的各个零件上。制造商可以使用高精度am技术来3d打印这些笨重庞大的结构。该方法的缺点在于，用于这些同样包括复杂部分的大型结构的3d打印时间一般是长的。因此，产量可能受到损害，并且用于打印这些结构的材料消耗将增加。

替代地，传统技术或当前技术可以采用机械加工来生产高精度部件或结构。如上所述，这些技术可能涉及非常高的成本。机械加工同样具有其固有缺陷。即，机械加工不能高效地生产复杂的内部通道和网格结构。在许多情况下，这些结构不可能用机械加工来制造。

在一种示例性实施例中，采用本文所述的先进技术的车辆制造商最初通过考虑包括在车辆内的结构(或结构集合)的设计可以实现上述益处。所述结构可以包括分布在其边界内或穿过其边界的各种几何形状特征，以用于执行特定功能。所述结构还可以是大的并且可以体现出显著的体积。在该示例性实施例的设计部分阶段中，结构的高精度功能和连接特征可以整合到相对紧凑的接口节点中(或者在其它实施例中整合到多个接口节点中)、在远离(多个)接口的适当位置处减小尺寸。尺寸减小的接口节点可以随即使用更慢的高精度打印工艺来3d打印，以实现节点的所需的几何形状复杂性和材料复杂性。下面描述的粉末床熔合可以是考虑用于该高精度打印的一组am技术。因此与上文情况不同，高精度am仅限于保留原有功能的相对小的紧凑结构。所以，如果在上述情况下，生产量不会被显著损害。

在该示例性实施例中，所述结构的剩余部分的设计现在从接口节点的设计中分离出来，该结构的剩余部分可以使用其它较高产量的、可能较低成本的生产方法来制造，这些生产方法由选择指定或偶尔由必要性指定。这些高产量的方法可以包括定向能量沉积(ded)，或者替代地通过非3d打印方法如铸造、机械加工等。

因此举例来说，车辆中的复杂结构可以被设计并制造为与其它部件(例如非3d打印的部件或使用快速低精度am技术打印的部件)和/或链接节点连接的一个或多个接口节点的精密网络。这些其它部件或链接节点还可以包括例如不整合到接口节点的设计中的或者重新设计用于其它目的的几何形状特征和功能。这些几何形状特征以及功能可以包括例如相对简单的连接特征(例如非螺纹连接件)，这些连接特征设计成连接至接口节点的较复杂精巧的连接特征。在一种实施例中，所述部件可以是铸造部件。此外，链接节点可以在这个阶段被设计并在之后被3d打印，以便实现用于未整合在整体节点设计中的剩余部件和结构的定制连接或优异的载荷特性。

应注意，上述设计的描述在本质上是示例性的。例如，虽然上述实施例主要讨论单独结构，但是本文描述的技术同样可以良好地应用于一组或多个结构，以及一个或多个相应的部件、接口节点、和链接节点。应用的设计方法也可以根据(多个)部件的本质、制造目标、和其它因素而变化。

而且在设计工艺的这个阶段对接口节点替代或补充的是：可以使用合适的技术(比如ded)来生产一个或多个链接节点。链接节点是节点或接合构件，其主要目的是将一个或多个接口节点与一个或多个其它部件如上文讨论的更庞大的快速am打印部件或非3d打印部件连接。虽然链接节点的关键功能是将(多个)接口节点与(多个)部件连接，但链接节点还可以包括用于执行其它功能的基本特征。例如，链接节点可以具有基本连接特征，这些基本连接特征可以使(多个)接口节点能够通过链接节点容易地连接至其它部件(包括快速打印的部件和非3d打印的部件)。然而，链接节点缺少体现在接口节点处的多个高精度、高性能的部件。但是，该差异一般允许使用更快且可能更低成本的方法来制造该链接节点。

简而言之，可以使用高精度的慢速打印工艺以减小的尺寸生产(多个)接口节点。更低精度的更灵活的打印方法或非3d打印方法可以被用于所设计的固有特征允许这些方法的部件。虽然接口节点的功能和结构的复杂精巧性一般要求慢速打印工艺，但是如上文所述的零件分离意味着需被打印的部分在尺寸上大幅度减小。

作为一个简单的例子可以使用高精度、高特征、慢速打印工艺的am解决方案来生产接口节点。接口节点可以包括连接特征，比如用于焊接至链接节点的突出圆形表面。例如可以使用更快、更低成本的制造工艺来生产链接节点，该制造工艺可能不适应与接口节点相关联的所有特征能力和精度，但是该制造工艺能够实现高产量(比如高速am或传统非3d方法)。非3d打印(或快速打印)部件可以包括(多个)原始结构的一部分，在设计工艺期间从该原始结构中提取接口节点的特征。所述部件还可以包括车辆中的其它零件(仅举几个例子，比如变速器壳体、内部面板、发动机缸体)。可以按照需要重新设计所述部件，之后可以进一步将其设计成通过链接节点或直接地连接至接口节点。从该基本设计框架起，整个车辆或其它运输结构可以构造成通过链接节点或部件来全部相互连接的接口节点的精密网络。

应该注意的是，设计阶段是通用的并且可能涉及许多不同于上述示例的方法。例如，接口节点和链接节点不需要源于其它部件。在其它实施例中，通过选择一个或多个高精度特征并以合适的方式将它们合并到紧凑零件中可以在设计阶段独立地获得接口节点。例如可以使用接口节点(并且如果必要的话，链接节点)以各种方式形成车辆的部段或部分，比如通过形成由碳管连接的接口节点的网络，如下文参考图6a-6c所示出的那样。

如前述示例中明显看出的那样，基于特征丰富的接口节点的设计和使用获得的优点很多。在一种实施例中的设计涉及的是确认结构的特征，该结构的特征或材料性能需要高精度的慢速打印am。一旦精密特征被这样确认，它们就可以被整合到相对小的体积中，并且分离该设计的剩余的通常更庞大的部分。在确认这些剩余的庞大部分后，它们可以按照必要性(视任何固有的功能或物理约束而定)再成型或再构造，以适应运输结构中的理想配合，同时也应对任何热性能、材料性能(比如给定应用的材料特性或不同材料的效果)、或者其它考虑因素。因此可以以部件的形式并且在必要或期望的情况下以链接节点的形式使用更快且更低花销的方法制造它们。

可以使用某些合适的am技术来打印要求更复杂精巧的结构或功能特征的接口节点，其中打印速度减小至足够慢的速率以能够成功渲染这些一般更高精度的结构。当使批量生产速度最大化时，这些结构的物理尺寸可以被减小或以其它方式约束至目标体积，该目标体积保持了它们的功能效用或结构完整性。在一种实施例中，所述结构的尺寸仅在不邻接接口节点的(多个)接口的区域中被减小。因此，在接口部分处的连接特征保持它们的正常尺寸。因此，虽然合并有更多复杂精巧功能的完整结构可能会降低3d渲染速度，但是同时发生的需被打印的结构尺寸的减小可以恢复性地增加可能损失的生产量。生产速度的总体牺牲可能会因此降低，如果没有被制造得小到微不足道的话。

材料性能。接口节点可能具有不同于它们所连接的部件或链接节点的材料性能。低速打印可以被用于生产需要某些材料性能的接口节点，这些材料性能在更高产量技术中是不可得到的。例如，接口节点可能要求比链接节点更高的屈服强度。在这种情况下，该链接节点可以通过铸造或通过更快速率的am工艺来生产，但是所述接口节点不能用这些方法来生产，因为如上文所述，它需要优异的材料性能。可以影响接口节点制造工艺的材料性能要求的其它示例包括改良的热传导率、更优的极限强度和更优的伸长率。

虽然合并有这些接口节点的完整结构可以为运输结构如车辆、公共汽车、火车、飞机、航天器、卫星、摩托车、大船、小船、公共交通结构和类似运输结构的制造商提供特定的益处，但是本公开不限于此，并且所述接口节点和对应的结构可以应用到各种机械组件(运输结构仅构成其子集)上。本领域的技术人员将认识到，am及其附带益处逐渐扩展到许多不同行业中，其中am技术具有在这些行业中新技术的开发中推进领域现状的潜力。

制造工艺。根据行业、生产的结构类型和其它可能的因素，某些类型的制造工艺可以是优选的或所期望的。这些既包括增材制造技术又包括传统的减材制造技术。虽然本文引用了各种技术和各种技术类别，但应理解的是：本公开不限于这些工艺，并且本领域技术人员将理解的是：许多其它类型的制造方法也许是可能的。一般地，为了适应本公开中所讨论的结构类型(接口节点、部件和链接节点)它们可以使用各种类别的工艺制造。一些非穷举的示例包括：

·高精度、低产量的增材制造-这些类型的制造工艺可以包括am技术，这些am技术是高精度的，因为它们可以打印复杂精巧的特征、复杂的几何结构、和具有多层面功能能力的零件。在am中，产量一般较低，因为对于需要渲染这种细节的3d打印机、尤其是涉及低层特征尺寸和小分层高度的情况下，该工艺花费更长时间。另外，在这些技术可以提供的高精度特征类型上会存在各种限制。

·高精度、高层特征、低产量的增材制造-这类制造技术可能包括某些粉末床熔合的3d打印技术，这些技术是高精度的，因为它们可以渲染复杂精巧的特征、复杂的几何结构和具有多层面功能能力的零件。该类别还可以包括高特征能力，这意味着与其它工艺相比，在使用这些工艺可以制造的结构类型上可能存在相对少的限制。可以在这些技术的能力之内的是各种各样的高精度特征、并且不仅仅是少数类型的高精度特征。在am中，这些技术一般是低产量的，因为对渲染这种细节的3d打印机来说，尤其是在涉及低层特征尺寸和小分层高度的情况下，这个工艺花费更长的时间。这个类别与下文阐述的两种示例性的广泛使用的非3d打印制造技术形成对比。

ο铸造-与上述不同，铸造是一种非am技术，其一般归类为具有低层特征能力的较低精度的技术。铸造可以包括其它优点。在精度和有限特征类型的两个水平上的一般限制可能使铸造不适于某些应用。然而，与上述低产量的技术相比，铸造会有能力使用高产量来生产具有基本特征的大结构。此外，铸造可以节省成本，尤其是对于具有相对基本特征的大结构而言。对于预期要经历多次结构变化的结构，铸造不是好的候选方案，因为对于每个新结构都要求新铸造，这提高了成本并使整个工艺更加费时。

ο机械加工-与铸造相比，机械加工技术可以用于制造非常高精度的结构，但机械加工一般是低层特征的工艺，因为它在本质上缺少生产某些类型特征的能力，这些特征可以通过更多设计独立的工艺来生产。机械加工不能高效地生产复杂的内部通道或网格结构。在很多情况下，这些结构不可能用机械加工来加工。而且，机械加工可能非常昂贵。

·高产量打印-某些增材制造技术可以使用高产量执行。一种示例包括定向能量沉积(ded)，其不需要粉末床来减缓工艺。ded还是设计独立的并且可以生产许多特征。但是ded一般是较低精度的并且因此对于制造具有基本特征的金属结构(比如链接节点)来说可能是最优的。

许多其它技术是可用的，并且本文公开了某些类型的这些技术。对于制造落入本公开范围内的结构，每种都是候选方案。然而本文未具体公开的其它制造技术也是可能的。例如，可以使用锻造来生产部件。

设计者选择制造技术的一个重要方面是：工艺能够提供所需的材料性能。例如，接口节点可以具有与部件或链接节点的材料性能基本不同的材料性能，以成功执行其设计的功能。例如，某些接口节点可以用于消散热能。因此，接口节点的材料性能可以与所述的链接节点或部件显著不同，该链接节点或部件的主要功能可能是连接另一个部件或是传递载荷。因此在选择制造技术时，一般必须考虑材料性能。

在本公开的一个方面中，链接节点可以用来将接口节点连接至其它部件。例如，接口节点可以被打印并连接至链接节点。在一种实施例中可以使用ded或另一种一般高产量的技术来构造所述链接节点。链接节点可以包括例如材料块，该材料块是可操作的以围绕接口的必要尺寸并与其牢固地固定。因此，可以使用链接节点将接口节点联接至很多不同类型的部件。

应注意的是，上述低精度的部件可以并且通常包括物理的和几何形状的功能与特征。在本公开的一个方面中，高精度的特征集成到单独的易管理尺寸的部件中(接口节点)，该部件可以包括连接特征如用于随后金属沉积或另一连接件的表面，以对接一个或多个其它结构。在一种实施例中，所述一个或多个其它结构可以是包括较低精度的功能特征和/或结构特征的大零件，这些特征一般适用于使用铸造、机械加工或其它技术的相对低成本的直接构造件并且其一般适用于直接的重新设计。

如运输结构制造商所面临的传统挑战的示例那样，运输结构(例如变速器)的许多基本部件一般以预定方式成形并且包括复杂且独特的特征网络、功能网络和几何形状网络。假想的负责设计和组装用于车辆的大型复杂结构的制造商可以尝试使用铸造技术来生产具有详细内部几何形状的结构。由于所述结构的尺寸和大量的精密特征，该制造商将可能会投入大量资金(总额可能随着结构的复杂精巧性和尺寸而增加)来生产用于铸造的模具。除了其它任务之外，该设计工艺通常涉及用于获取制造模具的材料的人力、评估模具设计、结合来自设计团队的反馈、以及基于反馈来改进模具设计直到最终模具能够形成结构。应该注意的是：根据结构的类型及其复杂水平、材料要求、公差、几何形状等，制造商可能还必须确认和限定其它制造技术以在该工艺期间与铸造联合使用或在一些位置处使用，以便能够成功地完成包括任何内部特征的全部结构特征。可能要求机械加工或铣削。在这些事项中，所述制造工艺可能需要大量的制造设计和准备时间，并且在最终产品就绪之前，所述结构可能需要使用不同的制造技术、经历很多组装步骤。简而言之，虽然该项目可能成功，但该结构将不再能够以批量的能力使用高产量来生产。这是明显的缺点。

此后，制造商面临额外的挑战。一个可能的重要问题是所述结构需要改变设计。根据该改变的复杂精巧性，这可能起码至少需要改变模具，这可能导致额外的支出和资源以适应重新设计。根据像该改变的位置等因素，即使是相对简单的改变(例如将壁加宽5mm)，重新设计仍可能是复杂的。

因此，制造商可能成功地构建了复杂的产品，但代价是时间、金钱、和显著的不灵活性，因为之后需要对所述结构的任何修改可能涉及复杂且昂贵的模具的重新设计。总而言之，如从该示例中可以明显看出的那样，使用传统制造技术构造复杂结构可能是低产量的工艺，如果要发展设计或要纠正错误，该工艺导致显著的代价以及可能的不灵活性。

认识到上述过程的可能缺陷，制造商可能改为尝试使用am来渲染整个结构。有利地，与铸造方法不同，am不是设计特定的，并且某些am技术可以灵活地生产具有高复杂精巧的定制几何形状的结构。然而，这种解决方案可能不是最佳的。在上述的大结构示例中，构造结构所需的对应大块材料可能太过庞大而不适合所需的特定am技术的构建室。在它适合构建室的情况下(其尺寸不断增加)，以所选的多种am技术渲染所述结构仍然是耗时的并且无法批量执行。在此期间，3d打印机不能用于其它任务。

因此，本公开一个方面中的上述问题的解决方案是构造一种构架，使得高精度特征、即结构的复杂精巧的特征和特质被整合到易管理尺寸的接口节点中。可以使用粉末床熔合或另一种能够非常高精度地打印的技术来制造该接口节点。本质上，am接口节点可以将复杂结构中的各种子部件的几何形状聚集到一个功能单元中。在一种实施例中，所有关键的复杂性和功能都内置于那一个单元中。相反，可以使用传统技术或高产量的am工艺以高产量生产所述结构的包括直接几何形状和功能的剩余结构块。接口节点因此可以直接使用连接特征或通过如本文所述的链接节点联接至结构块、比如铸造结构。本公开的这个方面提供了显著的灵活性，这是因为除了贯穿本文各种实施例描述的其它优点之外，无论在接口节点中还是与所述结构的较大的对应部分中可以容易地适应设计改变，这是因为两个零件可以分别以更低的成本和高产量制造和am工艺的设计独立的性质。此外，该接口节点可以附接至多个零件并且可以合并其它部件的功能。以这种方式显著提高了设计灵活性。

本公开的这个方面的设计阶段为设计者提供了选择：是否将相关功能(及其结构部分)集成到接口节点中或者替代为传统制造的部件。在一种示例性实施例中，该选择基于以下优化：(i)总体生产工艺的最大产量，(ii)所选用的用于生产接口节点和传统制造零件的制造工艺的相对技术能力，(iii)与制造各自部件中所讨论的结构部分相关联的相对成本，以及(iv)其它考虑因素如将要包括接口节点和传统制造部件的总体系统设计、重新设计的容易或困难及可能性等。

增材制造(3d打印)。已经将各种不同的am技术用于由各种类型的材料构成的3d打印部件。存在很多可用的技术或者其正被开发。例如，定向能量沉积(ded)am系统使用来自激光、电子束、或其它能量源的定向能量来熔化金属。这些系统利用了粉末和馈线。馈线系统有利地具有比其它优越的am技术更高的沉积速率，在这些馈线系统中，给定材料的线材在沉积期间从馈送机构中射出。单程喷射(spj)结合了两个粉末散布器和一个单独的打印单元，以在单程中散布金属粉末并打印结构，其中显然没有浪费的动作。如另一个示例那样，电子束增材制造工艺通过真空室中的线材原料或在粉末层上的烧结使用电子束沉积金属。原子扩散增材制造(adam)是又一种最近开发的技术，其中使用塑料粘合剂中的金属粉末来逐层打印部件。打印之后，塑料粘合剂被去除，并且整个零件被立即烧结为所需的金属。

图1是示出示例性3d打印工艺的流程图100。渲染需被打印的所需3d对象的数据模型(步骤110)。数据模型是3d对象的虚拟设计。因此，数据模型可以反映3d对象的几何和结构特征以及其材料组分。可以使用各种方法来创建数据模型，包括基于cae的优化、3d建模、摄影测量软件、以及相机成像。基于cae的优化可以包括例如基于云的优化、疲劳分析、线性或非线性有限元分析(fea)、以及耐久性分析。

3d建模软件继而可以包括许多商业上可获得的3d建模软件应用之一。可以使用合适的计算机辅助设计(cad)包、例如以stl格式来渲染数据模型。stl是与商业上可获得的基于stl的cad软件相关联的文件格式的一个示例。cad程序可以用于将3d对象的数据模型创建为stl文件。于是stl文件可能经历由此识别和解决文件中的错误的过程。

在错误解决之后，数据模型可以被已知为切片机的软件应用程序“切片”，从而产生用于3d打印对象的一组指令，其中指令与将被利用的特定的3d打印技术相兼容并且相关联(步骤120)。许多切片机程序是商业上可获得的。一般地，切片机程序将数据模型转换为代表被打印对象的薄切片(例如100微米厚)的一系列单个分层以及包含打印机特定指令的文件，所述打印机特定指令用于3d打印这些连续的单个分层以产生实际3d打印的数据模型表示。

与3d打印机和有关打印指令相关联的分层不必是平面的或厚度相同的。例如在一些实施例中，根据像3d打印设备和特定制造对象的技术的复杂精巧性等因素，3d打印结构中的分层可以是非平面的和/或可以在一个或多个实例中关于它们各自的厚度变化。例如在一些示例性实施例中，可以使用pbf增材制造构建件，之后可以应用dmd来改变使用非平坦的分层结构和/或具有不同厚度的分层的构建件的某一区域。

用于将数据模型切片成分层的常见类型的文件是g代码文件，该g代码文件是包括用于3d打印对象的指令的数字控制编程语言。将g代码文件或构成指令的其它文件上载到3d打印机(步骤130)。因为包含这些指令的文件通常构造为可用特定的3d打印过程操作，所以应当理解的是，根据所使用的3d打印技术，指令文件的许多格式是可能的。

不同的am工艺可以包括不同的特征。下面的表i示出了某些am技术及其各种能力的示例。

“打印速度/产量”栏中的单位根据行业中所使用的单位而不同。例如，塑料打印使用厘米/小时。pbf系统使用体积/小时等。额外地，随着用于am的技术的发展，预期打印速度/产量将大幅提升。

除了指示需提供的对象是什么和如何渲染该对象之外，使用几种常规且通常打印机特定的方法中的任一种将使用3d打印机在渲染对象时所需的适当的物理材料装载到3d打印机中(步骤140)。在dmd技术中，例如可以选择一种或多种金属粉末以用于具有这种金属或金属合金的分层结构。在选择性激光熔化(slm)、选择性激光烧结(sls)以及其它基于pbf的am方法(见下文)中，材料可以作为粉末装载到腔室中，这些腔室将粉末馈送至构建平台。根据3d打印机可以使用其它装载打印材料的技术。

然后基于提供的指令使用(多种)材料打印3d对象的相应数据切片(步骤150)。在使用激光烧结的3d打印机中，激光对粉末层进行扫描并将粉末一起熔化在结构期望的位置，并且避开切片数据指示不打印任何东西的扫描区。该过程可以重复数千次，直到形成期望的结构，然后由制造者移除打印零件。在材料挤出am工艺中，如上所述，通过将连续的模型分层和支撑材料分层施加到基底上来印刷零件。一般地，任何适当的3d打印技术可以用于这个公开的目的。

另一种am技术包括粉末床熔合(“pbf”)。类似的dmd、pbf逐层地创建“构建件”。通过沉积一层粉末并将部分粉末暴露于能量束来形成每个分层或“切片”。能量束被施加到粉末分层的熔化区域，该熔化区域与分层中的构建件的横截面重合。熔化的粉末冷却并熔融以形成构建件的切片。可以重复这个过程以形成构建件的下一个切片，以此类推。每个分层沉积在前一个分层的顶部。所得到的结构是从底部开始逐层组合的构建件。

图2a-2d示出不同操作阶段期间的示例性pbf系统的各自的侧视图。如上文所述，图2a-2d中示出的特定实施例是采用本公开原理的pbf系统的众多合适示例中的一个。应该指出的是：图2a-2d的元件和本公开其它附图的元件不必按照比例绘制，但是为了更好地示出本文所述概念的目的，可以绘制得更大或更小。pbf系统200可包括：沉积器201，该沉积器能够沉积每个金属粉末层；能量束源203，该能量束源能够产生能量束；偏转器205，该偏转器能够施加能量束以熔融粉末；以及构建板207，该构建板能够支撑一个或多个构建件、比如构建件209。pbf系统200还可包括定位在粉末床接收件内的构建底板211。粉末床接收件壁212一般限定粉末床接收件的边界，该粉末床接收件从侧面夹在壁212之间并且在下部邻接构建底板211的一部分。构建底板211可以逐渐降低构建板207，使得沉积器201可以沉积下一分层。整个机构可以处于腔室213中，该腔室可以封装其它零件，从而保护设备、允许大气和温度调节并减轻污染风险。沉积器201可以包括容纳粉末217、如金属粉末的料斗215以及可整平所沉积的每个粉末层的顶部的整平器219。

具体参照图2a，该图示出在构建件209的一个切片熔融之后但在下一个粉末层沉积之前的pbf系统200。实际上，图2a示出pbf系统200已经以多个分层、例如150个分层沉积并熔融切片以形成构建件209的例如由150个切片形成的当前状态的时刻。已经沉积的多个分层形成粉末床221，该粉末床包括沉积但未熔融的粉末。

图2b示出处于其中构建底板211可以降低粉末层厚度232的阶段的pbf系统200。构建底板211的降低致使构建件209和粉末床221下降粉末层厚度223，使得构建件和粉末床的顶部比粉末床接收件壁212的顶部低与粉末层厚度相等的量。以这种方式例如可以在构建件209和粉末床221的顶部上形成具有等于粉末层厚度223的一致厚度的空间。

图2c示出处于如下阶段中的pbf系统200，在该阶段中，沉积器201定位为用于将粉末217沉积在如下的空间中，该空间创建在构建件209和粉末床221的顶部表面上方并且由粉末床接收件壁212界定。在该示例中，沉积器201逐渐在限定的空间上移动，同时从料斗215释放粉末217。整平器219可整平释放的粉末以形成厚度基本上等于粉末层厚度223的粉末层225(参见图2b)。因而pbf系统中的粉末可以由粉末支撑结构支撑，该粉末支撑结构可以包括例如构建板207、构建底板211、构建件209、壁212和类似物。应当指出的是：所示的粉末层225的厚度(即，粉末层厚度223(图2b))大于用于涉及上面参照图2a所讨论的250个先前沉积的层的示例的实际厚度。

图2d示出处于如下阶段的pbf系统200，在该阶段中，在粉末层225(图2c)的沉积之后能量束源203生成能量束227且偏转器205施加能量束以熔融构建件209中的下个切片。在各种示例性实施例中，能量束源203可是电子束源，在这种情况下，能量束227构成电子束。偏转器205可包括偏转板，这些偏转板可生成电场或磁场，该电场或磁场选择性地偏转电子束以使电子束扫描过指定为待熔融的区域。在各种实施例中，能量束源203可以是激光器，在此情形中，能量束227是激光束。偏转器205可包括光学系统，该光学系统使用反射和/或折射来操纵激光束以扫描待熔融的选定区域。

在各种实施例中，偏转器205可包括一个或多个万向节和致动器，所述万向节和致动器能够使能量束源旋转和/或平移以定位能量束。在各种实施例中，能量束源203和/或偏转器205可以调制能量束，例如当偏转器扫描时打开和关闭能量束，使得能量束仅施加在粉末层的适当区域中。例如在各种实施例中，可以由数字信号处理器(dsp)调制能量束。应该指出的是，还可以在没有再铺涂器刀片的情况下执行pbf工艺。

定向能量沉积(ded)。定向能量沉积(ded)是一种am技术，其主要用于用金属和合金创建结构。该技术既用于创建3d结构，又用于修复存在的结构。ded可以用于将材料直接沉积到存在的am部件上。ded通过粉末沉积器或线材原料来沉积材料。

图3a示出示例性的定向能量沉积(ded)系统300。在该示例中，使用线材原料来供应用于构建件的材料，然而可以替代地使用粉末沉积器。ded系统300包括用于喷射线材材料306的线材馈送器302。线材馈送器302可以安装在多轴臂上，并且与其它几种am技术不同，其一般可以沿多个轴线运动。可以在基底316上沉积构建件314，其不必是平坦表面而且在一些实施例中可以构成节点的或其它部件的表面区域。

图3a进一步包括电子束枪304(或在其它实施例中，高能激光束源)。电子束枪304发射电子束308，该电子束通过高能辐射使线材材料306熔化到熔融池310中。如上所述，在其它实施例中可以使用不同的能量源以代替电子束枪304。最值得注意的是，可以使用激光，但是也可能是包括电弧的其它能量源。可以从基底处开始并向上移动地以分层320在基底316上构建构建件314。由于多轴臂的原因，线材馈送器302可以从基本任意的角度将线材材料306投射到目标表面上。在线材材料沉积到目标表面上之后，电子束308可以立刻定向为朝向该线材材料306，以熔化沉积的材料并创建熔融池310。然后熔融池310可能凝固。

可以通过控制线材材料306从线材馈送器302出来的馈送速率和金属306沉积在表面上的角度来形成构建件的所需形状。在该示例性的实施例中，当材料306从线材馈送器302中喷射出时，通过可移动板322来从右至左地移动该构建件314。如上所述，可以在逐层的基础上执行材料306的沉积、熔化和凝固，以生产构建件314。

ded的一个优点是，该技术还可以用于在其它零件的表面上直接创建包括大块单一金属或合金材料的构建件。这些统一的构建件可以在车辆中具有各种用途，例如用在需要固体金属零件如车辆中的冲击结构的位置。此外与传统制造技术不同，ded的益处包括其精确性和高分辨率的能力。一般可以以显著的精度控制沉积线材306的颗粒结构，这继而允许制造具有详细和精确特征的构建件。

目前ded系统的结构组成可以变化。例如在一些ded系统中，材料沉积器在结构上与能量源分离。在其它ded系统中，材料沉积器和能量源是同一装置的组成部分。后者实现的示例包括基于ded的mig(“金属惰性气体焊接”)。在mig焊接中，可以在工件与线材电极之间建立电弧(例如，短弧、喷弧等)。弧提供直流电流和电压，当线材被馈送至焊接熔池时，该电流和电压持续地熔化线材。

图3b示出示例性的基于mig焊接的ded系统330。mig系统330可以包括：焊炬346，该焊炬用于生成弧；线材材料源344，该线材材料源用于提供线材材料334；以及接触套筒332，该接触套筒用于将线材材料334导引至焊接点处。mig系统330可以将来自线材材料源344的线材材料334沉积到基底342或其它工件表面上，该其它工件表面一般可以包括任何合适的金属表面区域。

在一些构造中，可以通过位于线材材料源344中的机动化卷筒提供线材材料334。可以使用接触套筒332来将线材材料334导引至所需的焊接点。由于由电弧产生的热量，线材材料334迅速熔化。在mig焊接工艺期间，可以通过单独的挤出器(未示出)添加惰性保护气体336。这防止氧气渗入焊接熔池338并因此保护免受可能的有害氧化。当基于mig的ded系统沿着基底342的表面继续以沉积所得到的金属材料分层时，产生完成的焊接或焊珠340。虽然图3b所述的migded系统使用电弧，但是在单一的ded系统内可以集成其它能量源，包括激光和电子束等。

am接口节点和传统制造的部件。在本公开的一个方面公开了将传统制造的部件与am接口节点连接的技术。接口节点(本文也称为“节点”)，首先是可以用于在不同类型部件之间提供接口的节点。为了这些实施例的目的，该接口可以在接口节点与传统制造的部件或链接节点之间。在一些实施例中，接口节点包括连接特征，每个连接特征可以与另一个部件的互补接口对接。

传统制造的部件可以具有相对简单的几何形状和特征，以减少工具设计的生产周期和关联成本。在一种示例性实施例中，简单的几何形状和特征有利于高产量地制造部件。在另一种示例性实施例中，高产量制造的部件可以是沉重且庞大的，并且其可以包括运输结构的或其它机械组件的组件或子组件的重要部分。接口节点可以是高精度的，这意味着它们可以体现复杂且精巧的结构特征和特质，其可以使用传统方法高成本地制造。这些特征和特质可以既包括接口节点的连接特征，又包括其其它特质。作为另一个示例，高精度接口节点可以由设计用于抵抗某种热环境的专用材料制成。高精度接口节点的复杂特征在本质上可以是几何形状/结构的要求，或者它们可以涉及精细调整的公差或材料要求。它们还可以包括由特定应用所需的一种或多种材料组成的专用的几何结构。如上所述，涉及错综复杂结构的高精度部件或构造成执行特殊功能的高精度部件一般可能与低生产量相关，因为通常需要较低的生产速度来精确地渲染精细的细节和复杂的几何形状。使用低层特征尺寸的am技术对于生产精细结构尤其重要，所述精细结构设计成在所涉及的材料的粒状水平处或该粒状水平附近变化。

在一种示例性实施例中，由要求打印高精度接口节点造成的生产量的损失可以通过减小接口节点的尺寸来补偿。例如，运输结构中的节点的尺寸(以及形状)可以变化，但是它们一般可能具有一系列标度，这些标度产生并接受所需范围的力、扭矩、以及鉴于它们功能的其它物理值。在一种实施例中，减小接口节点的尺寸以增加由于渲染高精度接口节点所需的较慢的打印速率而损失的至少一部分生产量。更具体地，在涉及接口节点的实施例中，减少了用于制造接口节点的材料量。接口节点的实际接口处的总体尺寸和功能可被保持，但是总体的材料消耗减小了。

在一种示例性实施例中，虽然接口节点的不必用于接口的部分的质量体可以减小，但是接口节点的在接口处所要求的部分被以所要求的尺寸和功能打印。这样可以有利地控制用以形成接口的材料的量，并且组件/子组件整体上可以具有较小的体积。这通过使用增材制造的接口节点而是可能的。

本领域技术人员在阅读本公开后将理解，不同的应用可能导致因素的不同范围如低速率和高速率打印、低生产量和高生产量、低精度和高精度、以及减小尺寸的接口节点与正常尺寸的接口节点。虽然本文包括这些因素的示例，但是主张的是：在熟读本公开之后，本领域技术人员将基于例如适用行业中使用的标准、电压要求、电流要求、和功率要求(适用的情况下)、运输结构中使用的用于保护乘员的质量体、不同体积的材料的相关性能和能力以及其它因素，理解这些范围和因素以及涉及这些范围和因素的变型。

在一些实施例中，接口节点可以是轻质的，并且轻质的接口节点可以连接至传统制造的部件或其它更高产量的制造部件。后者的这些部件可以包括例如由金属或合金构成的铸件、挤出件、机械加工部件和类似物。在下面进一步讨论的其它方面中，接口节点可以通过材料沉积直接连接至传统制造的部件。

可以在部件上设置多于一个的连接特征以实现连接。而且传统制造的部件可以使用多于一个的连接特征联接至节点。例如当应用要求在节点和部件之间的强力结合时，或者当希望包括更多连接特征以帮助防止用于该应用的节点或部件移动时，会是这种情况。

在一种实施例中，传统制造的部件可以是金属或合金铸件。在另一种实施例中，铸造部件可以由铝或塑料构成。如上所述，铸件可以是沉重且庞大的并且可以被制造成在几何形状上相对简单，以有利于生产时间。甚至在用于所讨论应用的铸件的特质要求使用几何形状复杂或结构复杂的复杂区域、使用多种材料(“多材料”)的区域的情况下，铸造零件的相对简单的性质会是可能的，所述多种材料具有明确限定的特性、对结构的特定热性能例如熔点的依赖、用于结构的复杂和刚性公差(例如子结构相对于另一个的允许位置范围)以及需要昂贵器具的或需要器具显著改变(例如在运输结构的正常基础上或模型改变上，需要频繁改变/升级设计的情况下)的区域。铸件的这些复杂区域可以替代地合并到设计成与该铸件连接或集成的am接口节点中。因此，传统制造的零件的这些区域不论是在该零件内部或者是在其表面上可以合并到这些接口节点中或者完全用这些接口节点代替。

在这种实施例中，轻质接口节点可以使用一种或多种合适的am技术以直接的方式接纳铸造部件的复杂区域和功能。例如在主要需要金属材料来实现这些结构的情况下，可以使用任何数量的pbf技术(参见上面的图2a-2d)来3d打印该零件。替代地，在需要塑料材料的情况下，可以使用材料挤出am系统，等等。

如上所述，可以限定一个或多个节点-铸件接口，其中铸造部件合并有连接特征。这是对接口节点本身的附加，这些接口节点可以包括连接特征。虽然连接特征的数量和类型可以根据应用而变化，但是在制造的部件与接口节点之间的连接可以使用通过焊接、机械紧固、粘接和许多其它机构的支撑连接结构来实现。术语“连接特征”在本文中旨在广泛地涵盖用于实现部件之间(例如，在车辆节点和面板之间)的连接的物理或机械结构或物质。连接特征可以包括从复杂机械连接器到非常简单的连接器的任何东西，其涉及集成在零件中的简单形状，比如孔、内凹、凸出部、延伸部等。在一些示例性实施例中，其中接口节点用粘合剂直接连接至制造的部件，该粘合剂和/或其上施加该粘合剂的(多个)表面可以被认为是用于接口节点和制造的部件二者的连接特征。在使用链接节点的情况下，接口节点可以使用链接节点并在必要的情况下使用额外的连接特征连接至另一结构。

在另一实施例中，接口节点可以包括用于与另一部件的(互补的)凹槽对接的榫舌。该榫舌-凹槽连接可以使用卡扣连接，它可以用粘合剂密封，或者它可以使用补充的连接器或机械固定件来进一步固定所述连接。为了本公开的目的，如果连接特征适合于与另一部件上的另一连接特征接合以形成连接，则该连接特征是互补的。在一些情况下，各个部件上的连接特征可以是相同的并且仍被认为是互补的，只要它们能够彼此接合以形成连接或协助形成连接。在一种实施例中，在节点与另一部件之间的连接可以使用两个或更多个连接特征。在两个结构(比如铸造部件和接口节点)具有通过简单的粘合剂或焊接连接的直壁的情况下，粘合剂或焊接区域以及对接壁可以被认为构成连接特征和互补特征。在一种实施例中，节点-铸件的(多个)强制连接的细节可以被铸造零件的形状和其它性能约束。

所产生的结构可以包括子结构、也就是铸造部件(或者在更一般的实施例中，传统制造的部件)，其通过连接特征联接至am接口节点。使用这种结构(即，铸造部件和接口节点)的优点包括：对于接口节点而言，am粉末材料的消耗显著减少，并且对于制造或铸造部件而言，部件的生产具有更快的生产周期，因为该铸造零件可以保持简单并且在一种实施例中，它可以保持不随时间发生显著变化。这些因素可以用作以合适的产量实施大规模生产运输结构和其它机械组件中的关键刺激因素。

这些实施例中的铸件的约束和要求可以被用作用于使用计算机辅助建模的接口节点设计的输入。该输入还可以使得在节点与铸造部件之间所需的连接特征能够具体化。

图4是结构400的侧视图，其包括具有连接特征的传统制造的部件402和具有互补连接特征的am接口节点406。部件402被示出为铸造部件，但是一般可以使用适用于相对高产量生产的另一种传统技术来机械加工或制造部件402。在其它实施例中，可以使用一般更高产量的am技术如ded来制造部件402。在一种示例性实施例中，铸造部件402包括庞大的大块铸造铝或塑料，但是其它材料也是可能的。铸造部件402可用于提供合并有致密材料体的结构，比如车辆中的冲击结构。然而部件402不限于此，并且其它几何构造也是可能的。举例来说，铸造部件402可以被制造成中空的并且因此可以用作用于另一零件的盖子或者用作用于更复杂精巧结构的箱体(例如齿轮箱)。

连接特征408和410在铸造部件402的边界区域424处。在一种示例性实施例中，连接特征408和410是铸造部件402的一部分并且与部件402的其余部分一起被机械加工或铸造。在其它实施例中，连接特征408和410可以是其它部件的一部分，所述其它部件包括例如接口节点。在前一个实施例中，其中特征408和410被包括在部件402内，连接特征408和410可以由相同的材料(例如铝、塑料等)制成，并且在这种情况下，它们受制于与该材料相同的热约束。在确定连接特征408和410是否可以在包含大量热能的环境中使用时，可以考虑该事实。一般地，无论连接特征408，410是否是铸造部件402的一部分，它们都可以连接至其它部件，所述其它部件包括标准的am接头、其它的am接口节点等。连接特征408和410是阴性特征，因为它们包括各自的凹槽430a和430b。因此，该实施例中的连接特征408和410构造成与使用阳性连接特征的互补特征接合。通过各自的箭头420和422示出这些预期的与连接特征408和410的接合。

图4还包括邻接铸造部件402的边界区域424的凹槽部段432。因此，铸造部件402中的内凹是阴性连接特征，该阴性连接特征用于提供与am接口节点406的连接。接口节点406示出为使用阳性互补连接特征(即突出到凹槽432中的榫舌)连接到铸造部件402。一般地，在该实施例中，节点406可以由钛(ti)或铁(fe)，或者一些具有与铸造部件402的铝或塑料不同的性能的金属或合金构成。使用另一种化学元素(比如，钛或铁)可以允许接口节点406具有明确限定的热特性以用于特定应用。例如，节点406的熔点可以高得多，因为钛或铁的熔点远高于铝的熔点。这使得，即使接口节点406连接至运输结构的或其它机械的具有高温的区域，该接口节点也能够保持其结构完整性。此外使用合适的am技术可以仔细地控制节点406的热性能。值得注意的是，在很多实施例中，图4不是按照比例绘制的，并且铸造部件402可以相对于节点406比图中所示的大得多或庞大地多。(在其它实施方案中，该差异可能不太显著或者它们可能尺寸相当)。因此，与其构建完整的包括这些热要求的庞大部件402，不如将热特性替代地合并到相对小的接口节点406中。在这种工艺中可以节省大量的粉末。另外，不需要不必大量使用的昂贵的钛。

接口节点406可以通过凹槽432处的榫舌连接(如所述)连同与部件402的邻接凹槽432的表面区域来连接至铸造部件402，所述凹槽接触接口节点406。包括凹槽432的阴性连接特征可以通过合适的粘合剂与接口节点406的互补的阳性连接特征接合。在该示例性实施例中，具有流体通道416(仅示出一个)的精密流体端口可以构建到接口节点406中以供应粘合剂，并且在相对侧上提供负压以便促进粘合剂的分布与扩散。接口节点406还可以提供密封剂凹槽414a与414b或类似的结构来提供密封剂以便于粘合剂的合适的分布。另外，间隔物或其它结构(未示出)可以合并到接口节点406上的连接特征中，以在涉及某些不同材料时防止电化学腐蚀。在另一种实施例中，通道416可以替代地是接口节点406中的冷却通道网络的一部分，其用于将流体输送到铸造部件402并且从铸造部件输送出以将热能带走。额外地，接口节点406本身可以由构造成用于消散来自铸造部件402的热的材料组成。在这种情况下，接口节点406可以由具有显著高的熔点的材料制成，以适应与铸造部件402的直接连接。

在上述示例中，接口节点406从铸造部件402上移除了复杂性。接口节点406合并有复杂的热特征，否则这些热特征需要集成到铸造部件402的至少一个区域中。这使得制造商免于必须对铸造进行更改或者必须为所使用的任何传统技术增加必要的复杂性，否则这些任务会增加生产周期并降低生产量。接口节点406还合并有复杂的流体端口416和其它可能的结构，从而确保对铸造部件402的安全的适当密封，因而减少或消除对铸造部件402体现这些特征的需要。

接口节点406在另一端部还包括额外的阴性连接特征412，其可以构成任何基于节点的连接。例如，连接特征412可以构造成将节点406连接至任何合适的结构。例如，节点406可以连接至连接管、面板和其它结构。另外，包括节点406和部件402的结构可以是两个或更多个类似结构之一或类似结构的网络，所述类似结构可以通过类似连接特征412的连接特征全部连接在一起。

图4示出的接口节点406在其它实施例中可以合并有多材料的复合物，其中它可以用不同类型的并且可能具有不同比例的材料来3d打印，以用于特定目的。在所示的实施例中，节点406可以合并有如上所述情况中的热复杂性，其中可能期望较高的熔点以维持节点406的结构完整性，并且该较高的熔点保护部件402的结构完整性免受热源影响。然而本领域技术人员可以理解的是，在其它实施例中，接口节点406可以合并有其它功能、结构、和特征以及额外的连接特征(可以以其它方式具有，以包括在部件402中)，以使得节点406能够连接至许多其它标准的相互连接件。在这方面，接口节点可以将较多数量的复杂件合并到制造的部件中，而不必将它们渲染在后者中。这种能力在某种程度上利用了am的优点，其避免可能的大量的复杂机械加工，否则在构造这些传统制造或高产量制造的部件中可能必须执行这些复杂机械加工。进一步地，在一种示例性实施例中，因为对于合并有大体积的传统制造的部件不必使用3d打印机，而只需要对节点本身使用am，所以在am工艺中可以节省时间和材料。因此可以获得较高的制造产量。

另外，接口节点上的连接特征和铸造部件上的由凹槽432限定的连接特征不必是榫舌与凹槽结构，并且其它的连接特征可能同样适合。例如，替代实施例中的连接特征412可以包括一对管状的突出部，这些突出部具有内径和外径，较小的突出部在较大的突出部内部，以能够连接至碳纤维连接管，从而通过接口节点406将连接管联接至铸造部件402。更一般地，在接口节点的连接特征412目前所处的端部上可以合并特征，以能够连接至任何其它的部件，所述其它的部件包括例如挤出部、其它节点、其它铸件等。在一种实施例中可以使用如上文所述的多个节点-铸件接口，以形成用于运输结构的底盘。在该实施例中，部件402的类型可以在车辆的区域之间变化并且可以不在不需要的地方使用。在其它实施例中，单个接口节点可以包括多个接口412，以用于多个连接。

图5是接口节点506的透视图，其用于使用该接口节点506上的公连接特征550联接到发动机缸体502上。在该示例性实施例中，接口节点506包括四个锋利突出的构件形式的公连接特征550(三个可见)，该锋利突出突出的构件可以相应地联接至发动机缸体502上的相应的母连接特征510。在一种实施例中，可以使用铸造模具来构造发动机缸体502，并且该发动机缸体包括外壳以容纳运输结构的发动机。该实施例中，发动机缸体502一般可以使用任何非3d的打印方法来构造。在某些情况下，发动机缸体502可以分部段地制造，所述部段焊接或以其它方式连接在一起。

相应地，可以使用较高产量的pbf技术中或者一般任意合适的高精度am技术(无论在本公开中是否确认)中的一种来制造接口节点506。在该示例中，接口513的尺寸与通常将用于运输结构的尺寸相同，该运输结构具有例如可比较的发动机和变速零件。也就是说，与接口节点的远离接口513的其它部分不同，该接口513的尺寸将不减小。接口节点506还包括接口522a-b和高精度的螺纹接口524，其可以是用于连接至其它接口节点、链接节点的连接特征，其继而可以连接至其它部件(例如动力传动系统、变速器等)。在合适的实施例中，可以使用链接节点。

在一种实施例中，接口节点506包括增强结构515的网络，其用于将接口513牢固地附加至剩余的连接特征522a-b，524。在一些实施例中，增强结构515的网络和连接特征522a-b与524的尺寸可以大幅减小，以适于高产量(相对于接口节点506的制造)生产。增强结构515的网络的几何形状将由拓扑优化决定，并且这些几何形状将利用增材制造加工复杂结构的能力，否则使用传统制造工艺将难以加工或不可能加工所述复杂结构。在该实例中，也可以相应地减小其它接口节点或结构，该其它接口节点或结构可以通过连接特征522a-b与524中的一个或多个连接至接口节点506。在一种实施例中，可以在所述接口节点的接口外部的任何区域中进行减小，该减小没有以消极的方式物理影响部件的功能。

在一些构造中可能期望的是：在材料不同的情况下，在传统制造的部件与接口节点之间提供隔离。隔离可以协助防止电化学腐蚀，否则由于每个结构所用材料的电势不同，可能发生电化学腐蚀。因此，一种示例性实施例可以包括用于实现所需间距的结构。

图6a是链接节点613的透视图，该链接节点设置成用于连接至两个接口节点606a与606b，这些接口节点606a-b进一步设置成用于联接各自的跨越部件616(图6a中只示出一个)，该跨越构件是作为用于形成较大的集成结构如底盘的基础。如下所述，在该实施例中，接口节点606a具有连接特征，这些连接特征包括三个孔620和螺栓618，所述接口节点在其底部还具有尺寸且形状合适的平坦表面，该平坦表面基本平行于链接节点13的平坦表面651。接口节点a的螺栓618和孔620构造成，与内嵌在链接节点613的表面651中的对应的孔622螺纹连接。因此，在该实施例中的接口节点606a牢固地螺纹连接至链接节点613。在接口节点606a的远离孔620部分的相对侧处，包括粘合剂流入端口642和真空端口644的连接特征沿着额外的圆形连接特征653布置，该圆形连接特征设计成与跨越部件(未示出，比如碳纤维增强聚合物(cfrp)连接管)对接并与之联接。

与螺纹连接对比，接口节点606b构造成通过双剪(节点-节点)连接而与链接节点613结合。更具体地，接口节点在其底部包括一区域，来自链接节点613的突出部可以插入到该区域中(图6b)。链接节点613包括凸缘604形式的突出部。凸缘604可以与o形环608和609(或其它密封剂)组合，以能够与接口节点606b的更复杂精巧的连接特征强力连接(见图6b)。在接口节点606b的远离与链接节点613对接的接口的另一端部处，接口节点606b进一步包括内部部分627，该内部部分可以包括用于延伸到接口节点606b外的圆形突出部614的底部。内部部分627和圆形突出部与粘合剂流入端口612和真空端口610一致，使接口节点606b能够与跨越部件616形成牢固的粘合剂结合(同样见图6b)。

接口节点606a-b分别包括轮廓644a-b，这些轮廓被充分精简以接收并支撑跨越部件如管616、同时限定接口节点606a-b的不大于必需尺寸的物理尺寸。因此，这些接口节点606a-b被设计成紧凑且功能丰富并且仅具有容纳由其高精度特征执行的功能所必需的尺寸，如图6b中进一步所示(下面讨论)。在一种实施例中，跨越部件616是碳纤维增强聚合物(cfrp)连接管，其构造成使用密封剂和粘合剂来与接口节点606b形成链接。一般地，粘合剂流入端口和真空端口612，610使得粘合剂能够流到接口节点606b中，以(i)将跨越部件616固定至接口节点606b，并且(ii)将接口节点606b固定至链接节点313。因此，端口612和610构成用于在接口节点606b的对置端部处的两个接口的连接特征。虽然使用不同的方法连接到链接节点613，但是接口节点606a-b继而通过链接节点613彼此连接并且还连接至可以连接至任何结构的任何其它部件。

链接节点613可以包括增强金属材料的长形部段650以及其它形状，这些其它形状可以设计成能够强力结合所连接的元件主体并将载荷适当地传递穿过所述元件主体。链接节点613可以通过快速(虽然一般更低精度)的am工艺如ded来产生。因此，在制造工艺中可以使用不同的金属，使得链接节点613可以在本质上包括承载强度，并且由于其材料强度，该链接节点还可以是接口节点660a-b的可靠连接器。

图6b是图6a的上部接口节点606b的正面剖面图，其示出与跨越部件和链接节点的各自连接。图6b首先是示出了接口节点内部的剖面图，变得明显的是：复杂精巧的高精度特征(包括连接特征)、而不是链接节点613的基本上较低精度的特征(例如，凸缘604)已经变得紧缩到接口节点606b中。

参考图6b，在图的底端开始示出了658表面的剖面图。设置有内径660。该内径660可以用在其它实施例中，所述其它实施例用于将布线或其它材料从连接管616传递穿过接口节点606b并进入到链接节点613中。返回参考本实施例，也可看到圆形凸缘/榫舌604的侧边向上突出到所连接的上部节点606b中。在通过单独的后处理操作制造了链接节点之后，可以机械加工凸缘/榫舌604。值得注意的是，链接节点613的连接特征非常简单，同样可以在接口节点606b中找到较高精度的特征。另外，在凸缘突出部之间可以看到两个圆形的o形环(在该剖面图中示出为圆圈)。在剖面图中还可以看到节点606b的内部主体614；该主体614事实本质上是具有变化的部分圆柱形。外部结构670一般围绕节点606b并且其几何复杂性部分地来自增强并支撑流入端口和真空端口612和610的功能以及来自提供强承载的功能。

如上所述，在该视图中容易看到粘合剂流入端口610和真空端口612。该视图的一个重要方面是纹理632，该纹理限定填充在结构614与670的内部之间的粘合剂，该粘合剂通过粘合剂流入和真空的作用圆形地分布在整个内部中。粘合剂632示出为流向该表面的底端。例如632a限定粘合剂已经使圆形凸缘的两侧饱和并由o形环608和609进一步运移而密封的区域。以这种方式，粘合剂在接口节点606b的凸缘604与节点606b的内部部分a之间形成非常强的结合，所述节点配置成具有用于粘合剂的空余空间地装配在凸缘604周围。

在图6a的顶部可以看到跨越部件616，在该实施例中，其为碳管。该碳管在内部突出部614的上面插入到节点606b的内凹b的底部处的圆形密封剂或o形环上，碳管616插入在内凹中。可以在内部突出部的上部部分周围布置额外的密封剂或o形环680。o形环636和680用于防止流体粘合剂运移到内凹b外并因此阻止运移到节点606b外或进入碳管616的内部。然而，在管616和管614之间的内部区域具有填充有粘合剂的大表面区域。固化时产生在突出部614与管616之间的强力结合。

图6a与6b的实施例中值得注意的是：接口节点606b的上部接口和下部接口的连接特征(比如内凹a和b、复杂增强的粘合剂流入端口和真空端口612和610、以及接口节点606b的内壁的增大表面面积的复杂形状、内部突出部与粘合剂)展示了接口节点的既复杂精巧又精简的功能本质，并且尤其是对于粘合剂的恰当流动理想化的几何形状复杂性基本上与链接节点613的更加直接的功能和特征区分开。这些特征有利地允许接口节点实现多材料架构。进一步地，该实施例中的接口节点606b在保持接口处的必要尺寸的同时比链接节点紧凑得多。因此，对于设计独立的使用高精度的粉末床熔合技术的生产来说，接口节点606b与类似的节点696a可能是理想的候选方案。包括一些低精度的特征和功能的链接节点613可能被机械加工或铸造或者替代地可能使用高速低精度的am技术如ded来生产。

虽然为了本示例的目的示出了两个接口节点，但是在其它实施例中可以使用多于两个的节点或其它端口。

图6c是链接节点的透视图，其通过接口节点联接至碳纤维管并且使用隔离特征联接至高产量制造的部件。在该示例性实施例中，链接节点686具有三个连接。两个用于接口节点688a-b，而剩下的一个用于铸造部件690。碳纤维管692是跨越部件，其可以在另一结构比如另一接口节点(未示出)的一个端部处联接。管692通过粘合剂结合连接以关于图6b所讨论的方式连接至am接口节点688a，粘合剂流入端口和真空端口695有利于所述粘合剂结合连接。

接口节点688a进一步包括3d打印的连接特征697，在该示例性实施例中，所述连接特征包括具有高精度螺纹的用于连接至链接节点686的圆柱形突出部。因为链接节点可以包括较低精度特征，但是其通常能够包括高精度特征如用于与连接特征697配合的非常精细的螺纹，“卡式螺母”693示出为内嵌在链接节点686中。螺母693可以是3d打印的或者是现成的标准零件。在一种实施例中，链接节点686是3d打印的，其中卡式螺母693放置在内部。当在打印链接螺母686时，合适的支撑被打印在卡式螺母693的周围。接口节点688a的连接特征697因此可以插入到卡式螺母693中，并且因此接口节点688a可以紧固地与链接节点686结合在一起。在另一种实施例中，对于合适的打印机，卡式螺母可以与链接节点共同打印。

图6c进一步示出接口节点688b，其与先前视图中的接口节点608b类似。使用粘合剂流入端口和真空端口，接口节点688b可以通过强力固化的粘合剂结合与碳纤维管691在上侧结合，并且该接口节点在下侧具有链接节点686的所设置的连接特征(视图中被遮挡)。在一种实施例中，该连接为双剪粘合连接，其中具有内嵌在接口节点688b中的复杂精巧的连接特征，如之前的实施例中所示出的那样。在其它实施例中，该连接可以是螺栓连接。可以预期多个其它类型的特征来实现在接口节点与链接节点之间的结合。在一种实施例中，相应的接口节点和链接节点可以包括可以焊接在一起的连接特征。在所示的实施例中，碳纤维管691和692定向为相对彼此基本正交。

另外，图6c示出了，链接节点686结合至铸造部件690，该铸造部件在一种实施例中可以是内面板或外面板。部件690可以非常大并且还可以包括基本的结构功能和特征。例如，部件690包括内凹部分690a，该内凹部分可以包括用于部件690的连接特征。链接节点686可以结合至部件690。替代地，链接节点686可以焊接或螺栓连接至部件690。在其它实施例中，链接节点686可以联接至额外的接口节点，该额外的接口节点用于创建与部件690的连接。在该示例中，链接节点686的几何形状是：其下部部分698基本跨域由内凹690a限定的区域。在一种实施例中，隔离部件694布置在由链接节点686限定的接口与铸造部件690之间。隔离构件694的目的是，如果链接节点686与铸造部件690由不同的金属构成，避免材料的直接接触并防止材料的电化学腐蚀。粘合剂可以施加在隔离构件694的各部段之间，或者在其它实施例中施加在其相应的表面上，以能够在链接节点686与铸造部件602之间实现强力结合。在其它实施例中，该结合可以通过使用各种连接特征中的一种来替代地实现。在另一些实施例中，接口节点中的一个或多个可以直接联接至铸造部件。

在另一种实施例中，在粘合剂的施加与固化之前，隔离特征695可以插入到节点的链接节点686与部件690之间，以在链接节点686与铸造部件690之间提供空间，以便避免两个零件之间的物理接触，从而避免随后的金属不同情况中的电化学腐蚀问题。另外在一些实施例中，密封剂和其它特征如用于固定装置的间隔件可以合并到链接节点686中和/或部件690中，以在间隔和隔离过程中使用。所有的这些步骤可以有利地帮助防止在结构的子结构(节点和部件)中使用的不同金属具有各自不同的电势的情况下的电化学腐蚀。

在一些实施例中，可以使用由3d打印机渲染的独特的非对称形状来3d打印接口节点，以适应运输结构或其它机械装置内的特殊空间。

在如上文所述的实施例中，图6a-6c中的技术可能涉及汽车底盘中的材料的使用。ded生产的链接节点可以实施在拓扑优化工艺决定的车辆部段中需要的用于链接部件的材料的任意位置。可以使用如上文所述的各种零件来分解程序的决定和随后的制造工艺。即，可以使用更快的am方法如ded或非3d打印的方法来制造较大的低复杂性的结构，而可以使用高精度的am工艺以减小的尺寸制造较复杂的结构。后者的这个过程可以生产接口节点连同必要的连接特征。如在上文实施例和附图的上文描述中，在不用外界大块材料的情况下生产实施例中精简的紧凑的接口节点，可以在有助于高精度接口节点的同时，允许高效材料消耗，这继而导致了较短的打印时间。还可以使用多材料构架来达到设计区域中所需的高强度轻质结构的程度。例如可以使用ded来打印使用不同金属的链接节点。可以通过选择性地使用具有接口节点的链接节点来在车辆中实现并实施这些多材料的连接。如上文在图6a-c中所述的，可以连接至链接节点的接口节点还可以连接至跨越部件如碳纤维管，以形成具有所要求的机械性能(刚度，扭转刚度，碰撞优化)的轻质底盘。还可以通过使用这种方法来定制载荷路径和它们的特性。

这些过程与传统仅依赖于传统制造技术形成对比，所述传统制造技术通常特征为显著的器具与机械加工成本以及不必要的额外的生产周期。而且在许多情况下使用传统的过程将造成不可能制造出如下的底盘，该底盘最接近地与用于最优载荷路径分布的理想结构相匹配。相反，接口节点和链接节点通过能够精确实现载荷路径与相关底盘特征而从增材制造的非设计特定的特征中受益。

作为另一种示例性应用，运输结构利用了使用传统工艺(冲压，挤出等)制造的碰撞部件。代替这些传统过程，基于接口节点的基础结构可以用于实施基于复杂连接的对应于优化载荷路径的几何形状。与其将大量的时间与金钱投入到将这些部件机械加工成符合所需的优化拓扑中，不如可以替代地使用相对简单的几何形状通过任何高产量的传统方法或高产量的打印方法来获得该部件。然后这些部件可以通过接口节点连接以用于实施最适合的最优载荷路径，以应对碰撞的性能。

本文的原理和技术进一步向制造商提供了使用传统工艺生产简单零件和使用am工艺生产合并有零件复杂性的节点的能力。在如上文所述的铸造零件的示例中，铸造是器具集中制造的工艺。另外如上文所述，加工具有复杂特征的铸造零件(机械增强件、冷却通道等)是困难的。使用am接口节点可以在节点上或替代地在节点内开发出复杂的特征，这使得设计者能够保留传统制造特征的相对简单性。

在另一种实施例中，am接口节点可以被用来增大承受高载荷的区域中的机械增强件。因此，如果铸造零件和接口节点被指定成放置在可以承受显著重力载荷和其它力的区域中，那么除了铸造零件之外，接口节点可以被渲染成提供额外支撑以抵消这个载荷。

图7a是铸造钟形壳体710的透视图，其在输出驱动轴的情况下联接至接口节点706。环绕壳体710的接口外周的接口节点706可以构造成用于消散来自发动机缸体720的热能。在图7a中，钟形壳体710的大部段可以使用传统工艺如铸造来制造。在一种实施例中，构成铸造部件710的材料是铝，然而其它材料是可能的。

在图7a的示例中，铸造钟形壳体710用作一个部件，因为它是壳体(即齿轮箱箱体)，但它还包括链接至轴730的另一端部的另一部件并将载荷传递至该另一部件的载荷运载能力。因此，铸造钟形壳体710可以被认为既是部件又是链接节点。

am接口节点706可以连接在钟形壳体710的开放端部上。接口节点706围绕钟形壳体710的端部，且用指状构件715覆盖该端部部分。接口节点706包括用于连接至发动机缸体720的标准尺寸的接口714和多个螺纹螺栓725，所述螺纹螺栓至少部分地用于与钟形壳体710和发动机缸体720的连接特征。在该实施例中，螺栓延伸到围绕发动机缸体720接口的可见通道中。在其它实施例中，接口节点706可以通过例如榫舌与凹槽连接、结合、焊接或其它合适的连接特征联接至部件720。

在一种实施例中，am接口节点706用如钛、钢或具有比铝制铸造部件钟形壳体710显著更高的熔点的另一种材料或合金3d打印。例如，纯铝的熔点大约是660摄氏度。钢的熔点落在大约1425-1520摄氏度的范围内(取决于像其碳含量的因素)，而钛的熔点为大约1670摄氏度。这些材料各自的熔点至少是铝的两倍。

用具有高于部件710熔点的材料来加工接口节点706可以使得接口节点706的和部件710的组件(或子组件)能够在包括显著热源的区域(比如发动机缸体720)中恰当运行。接口节点706还可以被制造成具有设计成用于消散热量的特征。例如，接口节点706可以构造成具有复杂的冷却通道网络。在该实施例中，指状构件715从钟形壳体710的端部周界处延伸并围绕该周界，该指状构件可以帮助从节点主体706处传递由于连接至热源(发动机缸体720)而积累的热量并且消散该热量。由于与节点706在没有构件715的情况下与热源的齐平接触相比部件715因为增加的表面区域提供了改良的热传递特性，所以使得温度梯度可以更易管理。

在其它实施方式中，接口节点706可以将其它复杂精巧的特征合并至支撑工艺如焊接、机械紧固、粘合剂结合等，以固定与接口节点706的连接和与发动机缸体720接口或其它通道的连接，所述接口节点最终固定至所述其它通道。

图7b是联接至铸造变速器箱705的端部的接口节点706i的透视图。接口节点706i包括：多个增强结构728，这些增强结构在外围绕着变速器箱延伸；连接特征788如凸缘或内部螺纹构件，该连接特征用于能够通过杆连接至其它部件的驱动轴。接口节点706i的增强结构可以帮助在变速器箱705与连接特征788之间提供强力连接。接口节点706i进一步包括指状部分791。部分791可以用来提供用于确保接口节点与变速器箱705的连接的额外表面区域。替代地，接口节点706i可以借助于粘合剂、使用构建在接口节点内的粘合剂和真空端口以及通道(未示出)连接至铸造变速器箱705。如所指出的，可以操作指状构件791以提供与变速器箱705的更强力的结合并消散热能。在其它实施例中，接口节点706i可以包括额外的特征。在一种实施例中，增强结构728在尺寸上大幅减小，然而与减速器箱705的接口保持基本相同的尺寸。

在一种示例性实施例中，传统地用在部件上或与部件相关联的复杂或高精度特征可以替代地合并到接口节点中。这些高精度特征可以包括几何形状复杂性和结构复杂性，比如用于将部件与接口节点联接的各种连接特征。

更一般地，这些高精度特征可以各自地或与其它元件协作地包括：举例来说错综复杂的形状、子结构、或者布置在零件上的或集成在零件中的图样、多个弯曲区域或多个其它设计执行一个或多个功能的复杂形状。示例包括：传统上与机器、马达、或其它机械装备及机械组件一起使用的结构；专用的零件如定制的面板中的特征；材料或材料组合，其组织成特定形状以执行预定的功能；重复的图样如链节网络、杆网络、轨道网络、指状件网络或其它有意设计的子结构阵列网络；集成在零件上或零件内的小的或微小的结构和特征；以及精细调制的材料，其以连贯的或有意义的方式组织，以执行指定的功能。几何形状上的复杂特征还可以包括结构更新、升级、强化、或在零件之间需要改变的特征，例如零件之间的设计改变或形状改变的特征或子结构。这些特征或结构可能在铸造应用或模制应用中存在产量困难，因为例如可能需要不同组的器具外壳以在每个零件上提供所需的变化。结构上的高精度特征还可以包括电子电路和电子元件如感应器、线圈、和电容。这些特征还可以包括集成的电路、处理器、电子设备、物理输入特征(诸如一个或多个开关)、用户接口、显示器等。

这些高精度特征可以进一步包括安装的固定装置、专用凸缘、竖直和水平螺纹安装板、浮动螺母、夹具、螺钉和其它固定装置，所述其它固定装置包括可以分布在结构上的并且在设计中可能需要仔细定位的额外细节或特别精细的几何形状。虽然部件和链接节点可以包括凸缘、板、螺钉和其它特征，但是一般地接口节点提供了具有更大的复杂精巧性、更小尺寸、专用或定制的子结构、以及独特的依赖设计的特征的结构。此外，接口节点可以以紧凑的方式提供上述结构，其具有紧密的3d空间余量，比如图6a-b中的接口节点。

高精度特征还可以包括子结构，这些子结构的几何形状适合或能够进行有意的旋转或平移运动，该运动集成在结构内或设置在结构外或者两种情况均有。如本领域技术人员通常显而易见的，在普通特征需要精确放置的情况下或者它们被集成到其它类型结构的更复杂的阵列中的情况下，这些普通特征可以是高精度。例如，高精度特征可能要求严格的公差要求，例如涉及必须相对于彼此以精确限定的角度或距离定向的零件。零件也可能需要相对于彼此在精确的范围或距离处定位，以便适当运行。这些零件可能需要使用单独的机械加工技术或精密am技术制造。

通常，在零件包含实践中不能使用用来生产该零件的剩余部分的相同制造工艺以可接受的高产量(相对应用)来制造的特征的情况下，这些特征可能是高精度的。例如，当车辆齿轮箱体可以使用传统的铸造技术加工时，用于向铸造零件的特定限定区域提供粘合剂或负压的内部通道可能必须使用另一种方法单独构造，以便实现用于完成的齿轮箱的所需产量。

高精度特征的示例还可以包括具有特殊材料要求的结构。例如，结构的某个区域可以由特殊类型的材料或不同材料的组合组成。根据结构的几何形状、结构与邻接结构的载荷特性、以及与结构所用于应用相关的其它考虑因素，结构的不同区域可能要求使用不同的材料。

涉及可能损害生产量的材料性能的高精度特征可以包括刚性、弹性、延性、韧性、硬度、耐热性、抗腐蚀性或抗污性、质量、物理稳定性，或者化学反应性或其抗性中的一种或多种。各种特征的精度水平还可以包括，该特征要求特定热特性的程度和方式，所述特定热特性包括不同的熔点、相变的热控制、所需的热容等。

接口节点和am部件。在公开的另一个方面，am接口节点可以联接至使用较高产量的增材制造技术生产的部件。例如，这些高产量技术可以包括ded。如上文所述，ded通过粉末沉积器或线材原料沉积材料并从能量源(比如电弧，激光或电子束)引导能量，以熔化和凝固材料。使用逐层沉积工艺重复执行这些步骤，直到形成所需的构建件。目前，与包括pbf的其它am工艺相比，各种可用的ded工艺具有可测的更高产量。

在本公开的这个方面，ded可以与主流am工艺(例如pbf)结合使用，以比单独使用主流am工艺更高的净产量来生产结构。与先前涉及铸造和其它传统制造技术的实施例一样，由于将复杂特征从部件合并到am接口节点中的能力，可以获得类似的优点。此外如在先前的实施例中那样，am接口节点通常可能不是非常庞大的。相反，可以适当地确定接口节点的尺寸以仅合并有必要的结构和特征。

接口节点可以使用pbf或其它am工艺制造，这导致零件具有小的特征尺寸和精确打印。在am可以灵活且精确地打印具有复杂特征的接口节点的同时，可以通过使用将材料沉积在接口节点上的ded来显著地增强am及其伴随的优点。特别地可以实现用于所得结构的较高的生产能力。在下文的实施例中提出了用于与接口节点对接的结构，其与先前的技术类似。这些接口节点也可以使用合适的连接特征例如使用节点的另一区域来连接至其它结构(管、面板、挤出件，其它节点等)。

焊接熔池的管理：在一种实施例中，用于焊接熔池管理的复杂特征可以集成到接口节点中。焊接熔池一般涉及的是在熔融金属凝固成焊接金属之前在焊接中的局部体积。图8是接口节点800的正面剖视图，其正经受使用定向能量沉积(ded)的基于焊接的沉积。与箭头850相邻的顶部表面是横截面。如ded构建方向箭头850所示的那样，当逐层沉积材料时，ded构建在图中竖直地进行。接口节点800包括底部802，其具有平坦的上部表面803。一般地，焊接熔池越大，由于焊接迅速冷却并凝固所引起的残余应力就越大。基于沉积工艺的焊接的第一分层840可以在接口节点800的特征上执行，该特征可以控制焊接熔池以确保焊接应力容易控制。在一种实施例中，该特征包括空腔，第一分层840可以沉积在该空腔中。随后的分层841-844可以接着沉积在第一分层840上面。

图8示出了包括名义区域807的接口节点，该名义区域指定在接口节点将要与由ded工艺形成的高产量部件861接合的一些边界中。高产量的部件861一般大于接口节点800，但是在截面处为清楚起见而示出了部件861，以至于从图中任何尺寸的不同将是不明显的。初始分层840限定基于ded的部件861接合至接口节点802的区域。一般地重要的是控制该区域处由可能的大温度梯度产生的残余应力。

在一种示例性实施例中，机械加工操作可以在第一分层840或前几个分层840-844上面执行，以帮助确保更光滑的平坦表面。在这方面，接口节点802有效地用作用于更大的高产量部件861的“构建板”。考虑沉积工艺850期间的熔化，接口节点802在特征部段处可以用大于名义尺寸807的尺寸来3d打印。一个重要的设计考虑因素是该接口节点802的熔化温度。该温度应该足够高以允许表面803用作用于沉积工艺的基底或构建板。可以为具有必需温度特性的接口节点802选择各种金属或合金。

直接焊接：在另一种实施例中，接口节点可以打印为具有基本平坦的特征。这些特征可以在本质上用作用于ded技术的构建板，这些ded技术需要用于材料沉积的平坦的表面。图9a是am接口节点906的正视图，其具有用于ded沉积的平坦的上部区域908。来自能量源的线材馈送的材料在区域902中将材料逐层沉积，该区域开始于上部区域908，所述上部区域有效地是用于构建件902的基底。如在先前的实施例中那样，构建950的方向在向上的方向上竖直地进行。

图9b是接口节点911a-b的剖视图，其具有工程化表面。根据该实施例，接口节点911a-b的表面已被增材制造，以包括复杂的工程化表面920a-b。为了整体结构(例如，接口节点906ia与部件，所述接口节点通过ded工艺附加至该部件)的最优的机械与材料性能，这些表面可以构造成，通过操作以使热影响区域(hazs)913a-b分布得更加均匀，从而显著改善在接口节点911a-b和ded分层911a-b之间的焊接接头。通过增加接口处的有效表面区域，如工程化表面920a-b所示，增加了用于焊接接合的混合分层。因此在某些实施例中，接口节点可以具有工程化表面，以取代平坦表面。图9b中展示了这些工程化表面902a-b的两种示例性实施例。这些实施例有利地确保hazs913a-b在接口节点906ia-ib与它们的ded零件之间的接口处最优地展开，而不是致使底部材料的显著体积变成haz。

图9c是am接口节点951的一部分的剖视图，其具有替代的工程化表面。与之前的实施例做对比，在这个实施例中所述工程化表面的特征与ded零件911c相比更小。这些更小的特征可能是由于用来生产接口节点的am工艺的高精度本质。更小的特征可以进一步改善粘合，以及因此的ded零件911c焊接或结合到接口节点表面上的能力。

图9d是am接口节点的一部分的剖视图，其具有另一种替代的工程化表面，该工程化表面由向上伸出的小的指状件组成。突出的指状件可以改善两种材料彼此的粘合。

图9e是am接口节点的一部分的剖视图，然而其具有又一种替代的工程化表面。该工程化表面最初包括固体表面，但其具有切出的竖直部分作为另一种改善粘合的技术。

固定的接口节点：在又一种实施例中，为了更大的灵活性，am接口节点可以固定到五轴底座。这种构造对于提供基本平坦的特征的ded技术是特别有用的。除了它们的产量益处，许多ded技术也是精确的并且可以出产错综复杂的特征。线材馈送器(或者在使用粉末的情况下是基于粉末的沉积器)可以在am接口节点上加工复杂的ded结构。这些复杂的ded结构可以包括具有曲率的零件、具有较小的高分辨率几何形状特征的零件、以及其它的可以基本在数量与所需形状类型和/或所需尺寸上变化的零件。

可以通过使用处理器控制的用于支撑和提供用于ded工艺的(多个)材料沉积器和/或(多个)能量源的机械臂来实现用于沉积材料或提供进一步的能量源的额外自由度。这些机械臂可以编程并设计成以六个自由度移动，从而增加构建工艺950的灵活性。由处理器控制的机械臂提供的这些额外自由度可能对于涉及在接口节点对之间的桥接的应用来说是特别有益的。应该注意的是，总体的构建工艺可以具有甚至大于六的自由度，其中例如接口节点固定至具有额外自由度的机构。

在其它实施例中，在am与加工之间的混合工艺可以包括许多不同标准的“桥接零件”，这些桥接零件使得机器人可用，这使得在线材沉积期间零件、面板(弯曲的或平坦的)、管、标准化的接口节点、凸台、间隔件、或者其它零件或特征的增材制造可以由机器人来定位，使得其可以合并到被增材制造的零件中。

作为该过程的类比可以设想姜饼屋的构造，因而壁是这些“桥接零件”，并且线材沉积是撒糖霜。在某些方面这可能类似于手工加工零件的制造方式，但是使用跨越某些区域的标准形状自动完成，以节省时间和燃气与消耗品的成本。

图10是两个am接口节点1006a-b的中间阶段的正视图，其具有在期间构建起来的用于桥接节点的ded结构1002a-b。在ded部件可能必须跨越在两个am接口节点1006a-b之间的距离的情况下(如图10所示)，ded沉积工艺可以按顺序地或同时地执行。如上所述，ded工艺可以在所讨论的特征上开始-在这种情况下，各个接口节点1006a和1006b的表面1025a和1025b-以能够实现与接口节点的连接。

初始参考顺序沉积工艺，ded系统可以沉积层1004a，从而使结构1002a初始地在接口节点1006a的边缘1025a处开始从第一接口节点1006a起生长。(具有对角线的区域1008a构成使用ded初始生长的结构1008a的一部分，并且分层1004a出于清楚而示出，这些分层是该结构的一部分。)在ded系统完成使结构1002a生长之后，其可以在之后以类似的方式使结构1002b从第二接口节点起生长。

为了接合图中用1和2所指示的两个部段，ded沉积工艺可以接着在两个部段之间在区域3中执行。在额外的ded子系统可用的情况下，两个ded子系统可以使结构1002a与1002b同时生长。一旦在“同时”实施例中沉积了足够的材料，使得在区域3中将仅需要一小部段材料来桥接部段1002a和1002b，单个ded沉积器就可以配置成用于沉积剩余材料并因而实施接口节点的固定。在其它实施例中，除了机械臂，接口节点1006a-b可以固定至提供自由度的结构，使得ded沉积器能够通过控制零件(即，接口节点1006a-b本身)的取向将材料沉积在平坦表面上。

在需要悬伸结构的情况下，可以使用可移除底板。该实施例中的接口节点可以是3d打印的，以包括用于接收这些底板的机构。图11是一对接口节点1002a-b与可移除底板1135的正视图，该可移除底板用于能够进行悬伸的ded结构的沉积。am接口节点1102a-b示出为具有用于支撑底板1135的凹槽1165，其可以与节点一起共同打印或3d打印。在一种实施例中，底板1135可以包括水冷的铜套。通过榫舌1166插入到凹槽1165中，底板1135可以插入到接口节点1102a-b中。

在一种示例性实施例中，可以使用ded结合底板来沉积第一个或前几个材料分层。接口节点1102a-b可以固定至具有额外自由度的结构并且在ded工艺期间四处移动以确保从电子束、激光等发射出的能量不直接传递至底板1145、而是替代地传递至每个上述的焊接/材料焊珠1160处。当在节点1102a-b与底板1135上面沉积材料分层1142时，该工艺在结构1100x处开始。可以重复该工艺，直到获得桥接节点1102a-b的平坦表面。在该工艺之后，可以移除底板1135并且可以在第一(前几个)ded分层上面重新开始沉积工艺。第一分层或前几个分层可以被机械加工以获得基本平坦的表面，使得可以在平坦表面上执行这个工艺。

上图中描述的工艺可以部分地或全部地自动化。例如关于图11，使全部工艺自动化使得能够传递构建板1135，以便可以用少的生产周期来加工多个结构。

图12根据本公开示出制造零件的示例性方法的流程图。例如在生产要求中、在数据模型中、或在需被制造的部件的其它来源中确定复杂的特征(1202)。这些复杂的特征可以包括预期的或抑制的几何形状要求、热要求或多材料要求以及刚性公差要求。因此，在没有复杂的特征的情况下制造该部件，但是其包括所述部件的相对直接的几何形状以及一个或多个连接特征，所述连接特能够使部件连接至其相关联的接口节点以及可能的其它结构(1204)。在一些实施例中，通过使用ded，分别地或直接地在接口节点的与所述部件关联的区域上构造该部件。

还使用pbf或另一种可用的am工艺合并复杂的特征地增材制造接口节点(1206)。除了在部件构造成使用接口节点作为构建板的情况下(在该情况下，必须在生产部件之间3d打印该节点)，在制造部件之前、期间或之后，节点的am可以替换。

接口节点可以使用互补的连接特征(一个特征在所述部件上，并且互补的特征在接口节点上)连接至部件(1208)。在最简单的情况下，连接特征可以仅仅是粘合剂，并且像这样的节点和部件的连接特征可以是相同的，其具有该连接中内在的互补的连接特征本质。可以使用用于连接其它结构的其它连接特征来构造接口节点和部件。接口节点与部件以及任何其它结构之间的连接可以使用超过一个的连接特征。

除了用来结合部件(多个)连接特征的(多个)连接特征之外，am接口节点还可以使用一个或多个连接特征来连接至管、面板、另一节点或另一结构。因此，例如该接口节点可以构造成将部件与连接管连接，该连接管可以连接至车辆底盘，或该连接管可以是车辆的一部分。所述部件还可以借助于接口节点连接至面板或其它结构。

提供上文的描述以使得本领域任何技术人员能够实践本文描述的各个方面。贯穿本公开给出的对这些示例性实施例的各种变动对于本领域技术人员将是明显的，并且本文公开的概念可以应用于用于打印节点和相互连接件的其它技术。因此，权利要求不旨在限于贯穿本公开内容给出的示例性实施例，而是与符合语言权利要求的全部范围相一致。贯穿本公开内容所描述的示例性实施例的元件的所有结构和功能等同物都是本领域普通技术人员已知的或者后来为本领域技术人员所已知的，并且旨在由权利要求书涵盖。此外，无论在权利要求中是否明确地叙述了这样的公开，本文所公开的内容都不旨在贡献给公众。没有权利要求元件根据35u.s.c§112(f)的规定或适用司法权中的类似法律进行解释，除非使用短语“用于...的装置”明确地叙述该元件，或者在方法权利要求的情况下使用短语“用于......的步骤”来叙述该元件。